Biologia

Origem e manutenção da vida1

Capítulo 1material genético: estrutura e função

Conexões

Página 7 1. O interesse de Calvin associa-se à possibilidade de obter ganhos econômicos com as formas de vida que

vier a desenvolver. Isso fica evidente quando ele afirma que “Deus nunca pensou em patentear seus inventos”.

2. Resposta pessoal, que deve abranger a discussão ética com base na manipulação do material genético dos organismos.

Página 15 1. Não. Todas as células somáticas de um indivíduo possuem o mesmo conjunto de genes; porém, cada

tipo de célula transcreve apenas parte desses genes em moléculas de RNA mensageiro, de acordo com as funções dela no organismo, produzindo proteínas específicas.

2. O segmento de DNA apresentado é transcrito em uma molécula de RNAm primário com a seguinte sequência de bases nitrogenadas:

AUGGUCUUCAAUGUUGGUAGCUUACCCGUUCACAAGUGA Removendo-se os íntrons (sequências não codificantes), que, neste filamento, sempre começam e

terminam por UU, tem-se o seguinte RNAm codificante:AUG GUC AAU GGU AGC CCC CAC AAG UGA

De acordo com o código genético (tabela 3, página 13), os códons correspondentes aos éxons obtidos têm os seguintes significados: AUG w metionina, GUC w valina, AAU w aspargina, GGU w glicina, AGC w serina, CCC w prolina, CAC w histidina, AAG w lisina, UGA w Stop (códon de parada). Dessa forma, a sequência de aminoácidos do oligopeptídio traduzido será:

Met – Val – Asn – Gly – Ser – Pro – His – Lys

Exercícios complementares 6. c O DNA contém as informações que determinam as características do vírus; assim, os descendentes

apresentarão DNA e cápsula típicos de T2. 7. Na dupla-hélice do DNA, em razão do pareamento entre citosina e guanina, suas quantidades são iguais;

dessa forma, a porcentagem de guanina equivale também a 18%. Se 36% das bases são citosina e guanina, os restantes 64% estão distribuídos entre adenina e timina, cujas quantidades, em razão do pareamento, são iguais. Assim, há 32% de adenina e 32% de timina. 8. b Bactérias apresentam cromossomo formado por uma única molécula de DNA, que é duplicada antes de sua reprodução. Cada nova molécula resultante da primeira duplicação, que é semiconservativa, apresenta um filamento de DNA da molécula original (com timina radioativa) e um filamento recém-sintetizado (sem timina radioativa). As duas duplicações seguintes geram filamentos sem timina radioativa; no entanto, os 200 filamentos derivados das 100 moléculas iniciais, que estão marcados, são conservados. Ao final de três duplicações, as 100 moléculas iniciais terão gerado 800 novas moléculas, tendo 200 delas seu DNA marcado. O RNA, que não apresenta timina, não terá marcação radioativa.14. b Diferentes células de um mesmo organismo carregam a mesma informação genética e produzem suas proteínas por meio de um único processo, que envolve transcrição, tradução e uso de moléculas de RNA transportador para carrear aminoácidos. O que diferencia essas células são os tipos de genes que se expressam em cada uma delas, isto é, os segmentos de suas moléculas de DNA que efetivamente são ativos na síntese das proteínas.15. Porque, havendo a inclusão de um nucleotídio, toda a “leitura” da molécula do RNAm a partir do ponto da inserção será alterada. Ocorrendo a substituição, apenas um códon é modificado, o que pode mesmo não representar alteração do aminoácido codificado, visto que o código genético é degenerado.16. A linhagem I só cresce se o meio de cultivo é suplementado com ornitina, o que revela problemas na produção dessa substância, que é catalisada pela enzima 1. Nessa linhagem, portanto, sofreu mutação o gene que codifica a enzima 1. A linhagem II apresenta mutação no gene responsável pela produção da enzima 2, pois seu crescimento não acontece após o fornecimento de ornitina, mas passa a ocorrer se há suplementação com citrulina, cuja produção é catalisada pela enzima 2. A linhagem III tem problema com o gene da enzima 3, pois cresce com fornecimento de arginina, mas não com suplementação de citrulina, mostrando que esta não está sendo convertida em arginina, que é tarefa da enzima 3.

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Tarefa proposta 1. O DNA do feto é resultado da combinação do DNA do gameta masculino com o DNA do gameta

feminino. Dessa forma, representa uma nova combinação de genes, única e individual (exceto no caso de gêmeos idênticos, que são oriundos do mesmo zigoto e apresentam a mesma composição genética).

2. As moléculas de DNA contêm informações que determinam a produção de proteínas específicas. Assim, constituem “instruções” genéticas que controlam o funcionamento e a arquitetura dos seres vivos. Transmitidas aos descendentes, essas instruções transferem características de uma geração para outra.

3. a) A duplicação do DNA permite que cópias idênticas do material genético sejam transferidas de uma geração para outra, o que explica as semelhanças entre genitores e sua prole. A análise das semelhanças e diferenças entre indivíduos de uma mesma espécie e de espécies diferentes permite traçar seu caminho evolutivo.

b) O processo é a síntese de proteínas, como as enzimas que catalisam as reações metabólicas por meio das quais é mantida a vida das células e são definidas suas características morfológicas e fisiológicas.

4. a) A: DNA (possui timina), B: DNA (possui timina), C: RNA (possui uracila), D: DNA (possui timina). b) A: dois filamentos (obedece às relações de Chargaff), B: um filamento (não obedece às relações de

Chargaff), C: um filamento (é RNA), D: dois filamentos (obedece às relações de Chargaff). 5. Como adenina e timina estão pareadas, suas quantidades se equivalem e, portanto, a quantidade de

timina é 35%. Se a quantidade combinada de adenina e timina é 70%, então a quantidade combinada de citosina e guanina é 30%. Como essas bases também estão pareadas, apresentam a mesma quantidade, ou seja, 15% para cada uma. Portanto, os nucleotídios com citosina perfazem 15% do total.

6. É a incapacidade de ocorrer o estabelecimento de pontes de hidrogênio e o emparelhamento entre as bases nitrogenadas de cadeias oriundas de moléculas A com cadeias oriundas de moléculas B, cujas sequências são distintas.

7. A sequência 2 tem maior quantidade de pareamentos entre G (guanina) e C (citosina), que se mantêm unidas por três ligações de hidrogênio (entre adenina e timina são apenas duas). Como é maior o número de ligações de hidrogênio a serem desfeitas, será necessária temperatura de desnaturação mais elevada.

8. c Na duplicação ou replicação do DNA, cada nova molécula conserva metade (um filamento ou hélice) da

molécula original. Como cada nova molécula conserva metade da molécula que lhe deu origem, fala-se em duplicação semiconservativa. 9. b Após a separação dos filamentos do DNA, cada um dos nucleotídios de ambos os filamentos é pareado com novos nucleotídios (sempre de acordo com a combinação A/T e G/C), que se unem, produzindo duas novas moléculas idênticas à original.

10. a) Como a duplicação do DNA é semiconservativa, cada uma das moléculas da amostra B terá um filamento da molécula original, que possui nitrogênio pesado (15N) e um filamento recém-sintetizado, que possui nitrogênio normal (14N). Por isso, a densidade dessas moléculas é intermediária. b) A quantidade de DNA na faixa superior é equivalente à da faixa inferior, ou seja, X. Isso acontece porque, na amostra C, metade das moléculas terá um filamento de cada tipo, e a outra metade, apenas filamentos com nitrogênio pesado. No entanto, a quantidade de DNA com cada densidade é a mesma.

11. d A duplicação é o processo em que o DNA origina novas moléculas idênticas. Na transcrição, o DNA origina RNA. Na tradução, o RNA é usado na produção de proteínas. Enquanto duplicação e transcrição ocorrem principalmente no núcleo, a tradução é um evento citoplasmático.

12. a) O RNAm transcrito do DNA ativado apresentará 12 uracilas e 10 guaninas. As 12 timinas e 10 guaninas da cadeia inativa do DNA devem estar pareadas com 12 adeninas e 10 citosinas da cadeia ativa, que, na transcrição, produzirá uma molécula de RNA com 12 uracilas e 10 guaninas. b) A cadeia ativa do DNA apresentará 72 nucleotídios (30 timinas, 12 adeninas, 20 guaninas e 10 citosinas). Como cada 3 nucleotídios codificam um aminoácido, haverá 24 aminoácidos na cadeia polipeptídica sintetizada.

13. b A tetraciclina bloqueia a síntese de proteínas; portanto, deve atuar nos ribossomos, que são os organoides nos quais essa atividade ocorre. A mitomicina impede a ação da DNA-polimerase, responsável pela duplicação do DNA, que é um evento que ocorre no núcleo. A estreptomicina impede a tradução dos códons do RNAm, que ocorre nos ribossomos.14. d A tabela mostra organismos relativamente simples, como a ameba, com quantidade de pares de bases superior à de organismos mais complexos, como os seres humanos. Como é pouco provável que as amebas apresentem maior quantidade de genes que os seres humanos, supõe-se que existam sequências de pares de bases que não codifiquem proteínas; elas, na verdade, servem como elementos reguladores da ação gênica.

315. d O material genético está representado pelo DNA. As informações genéticas contidas na sequência de

nucleotídios do DNA são transcritas para a sequência de nucleotídios do RNAm, que determina o tipo de proteína a ser produzido. Dessa forma, a sequência de aminoácidos será característica do doador do RNAm, que é o macaco.

16. O aminoácido substituído foi a valina. A 10a base nitrogenada pertence ao quarto códon, correspondente ao quarto aminoácido, que é a valina.

17. a) O RNAm descrito foi transcrito de uma cadeia ativa de DNA com a sequência AAT AAA GAA CAA AGA CCG, que codifica a seguinte cadeia polipeptídica: leucina – fenilalanina – leucina – valina – serina – glicina.

b) Os anticódons dos RNA transportadores estabelecem pareamento com os códons do RNAm; dessa forma, os anticódons dos RNA transportadores de leucina serão AAU (complementar ao códon UUA) e GAA (complementar ao códon CUU).

18. a) A fita ativa de DNA é TAC TCA ACC GGA C, pois é aquela em que a primeira trinca codifica o aminoácido metionina. O RNAm transcrito a partir dela terá sequência inicial AUG AGU UGG CCU G.

b) Os três aminoácidos seguintes à metionina, de acordo com a tabela do código genético fornecida, são: serina, triptofano e prolina.

c) Nesse caso, a fita ativa de DNA passaria a ser TAC TCA CCG GAC. O RNAm transcrito será AUG AGU GGC CUG, que codifica a sequência de aminoácidos: metionina – serina – glicina – leucina.

19. a) Deve ser inserido no núcleo, onde está o DNA, que regula a produção de proteínas pela célula. b) Três tipos de RNA participam da síntese de proteínas: mensageiro, transportador e ribossômico. c) AUG CUC GGA UUG UAG d) Metionina – Leucina – Glicina – Leucina e) A proteína será alterada porque o segundo códon do RNAm mudará para CAC, que codifica o aminoácido

histidina. Dessa forma, a proteína terá a sequência: metionina – histidina – glicina – leucina.20. As alterações mais prováveis são a modificação de GAA para GUA e de GAG para GUG. Tais alterações

resultam de uma única substituição de base nitrogenada. Outras alterações dependem de maior quantidade de substituições.

21. Trata-se de um procarionte, uma vez que a transcrição e a tradução ocorrem no mesmo compartimento celular, isto é, não há carioteca isolando um núcleo organizado.

22. e O código genético é universal. Salvo poucas exceções, é exatamente o mesmo em todas as formas de

vida.23. d Como o código genético é universal, o RNAm viral foi interpretado pelos ovócitos dos anfíbios.24. A mudança 2 traz mais risco para a atividade biológica, pois promove a troca do aminoácido arginina pelo aminoácido serina. Com a modificação da estrutura primária do peptídio, sua função pode ficar comprometida. Pelo fato de o código genético ser degenerado, a mudança 1 não altera o peptídio produzido.

Capítulo 2Bioenergética

Conexões 1. A razão disso é a periodicidade da oferta de luz. Se as plantas dependessem do ATP gerado na própria fotossíntese, não teriam com que contar durante os períodos de obscuridade. 2. No inverno, a necessidade de calor para manter a temperatura corporal é maior, pois é grande a diferença térmica entre o organismo e o ambiente exterior, e a perda de calor se intensifica. Isso obriga as células a usar mais alimentos, preferencialmente aqueles mais energéticos, como chocolates e alimentos gordurosos. É comum, na ceia natalina, o consumo de nozes e castanhas, que são oleosos e ricos em energia. Essa tradição vem da Europa, onde, em dezembro, é pleno inverno.

Exercícios complementares 6. Iluminada exclusivamente por luz verde, a planta não conseguiria realizar fotossíntese porque a clorofila não absorve esse tipo de comprimento de onda, apenas o reflete; dessa forma, é um tipo de energia que não pode ser empregada na atividade fotossintética. 7. d Os processos descritos correspondem aos que, na fotossíntese natural, ocorrem na etapa fotoquímica, que acontece nos tilacoides do cloroplasto: fotofosforilação, que gera ATP, e fotólise da água, que libera oxigênio. 8. b Levando-se em conta que a planta I atinge seu ponto de compensação (fotossíntese = respiração) mais rápido e sua saturação fotossintética é mais ampla, espera-se que tenha maior eficiência na produção de alimento, o que possibilitará maior crescimento (tamanho e biomassa, correspondente à matéria orgânica acumulada).

14. a) Trata-se da principal fonte de energia química para as células do levedo. b) Em condição aeróbia (na presença de oxigênio), a oferta de energia é maior, pois o rendimento energético da respiração

celular aeróbia é superior ao da fermentação; com isso, o levedo prolifera mais rapidamente.15. e A transferência de elétrons entre as moléculas participantes das diferentes etapas da respiração celular

aeróbia, realizada por aceptores como o NAD+, é fundamental para a geração de ATP.16. A respiração celular aeróbia libera seis moléculas de CO2 para cada molécula de monossacarídio

degradada, ao passo que a fermentação alcoólica libera duas moléculas de CO2, e a fermentação láctica não libera nenhuma. Logo, se as bactérias aeróbias do frasco 1 liberaram um volume V de CO 2, no frasco 2 deve ter sido liberado um volume igual a V3, enquanto, no frasco 3, não deve ter havido liberação desse gás.

Tarefa proposta 1. Nos ambientes marinhos em que as águas são transparentes, é maior a incidência de luz, necessária

para a realização de fotossíntese pelas algas zooxantelas. Estas compartilham com os pólipos de corais a matéria orgânica que sintetizam, cuja degradação na atividade respiratória fornece a energia neces-sária para o crescimento e a manutenção da vida.

2. Os pigmentos fotossintetizantes estão em organoides denominados cloroplastos (estruturas microscópicas), no interior de tilacoides (estruturas ultramicroscópicas). Na planta, a maior quantidade se encontra em células das folhas (órgãos), no parênquima clorofiliano (tecido). Essa localização é particularmente vantajosa porque as folhas, com pequena massa de tecidos, conseguem grande área de exposição à luz solar.

3. a Os dois tipos de clorofila absorvem principalmente os comprimentos de onda correspondentes à luz azul e,

em menor intensidade, vermelha. Dessa forma, a fotossíntese será mais intensa se a planta for iluminada com luz azul.

4. e As regiões da alga filamentosa iluminadas com luz azul e vermelha realizam fotossíntese mais

intensamente, pois são estes os comprimentos de onda que a clorofila melhor absorve. Há maior liberação de oxigênio nessas regiões, o que atrai bactérias aeróbias.

5. No interior dos cloroplastos, os elétrons excitados pela luz deixam as moléculas de clorofila e passam por aceptores, liberando energia química, fixada em moléculas de ATP. Dessa forma, quando retornam às moléculas de clorofila, os elétrons já liberaram energia e não emitem fluorescência.

6. e Nos tilacoides do cloroplasto ocorre a etapa fotoquímica da fotossíntese, da qual participam luz e água (1),

e ocorre liberação de O2 (2). ATP e NADPH gerados nessa etapa são empregados na etapa química, que ocorre no estroma, usa CO2 (4) e gera glicose (3).

7. a) A fotossíntese é o processo que converte energia luminosa em energia química, que fica armazenada em moléculas de glicose. Estas, sintetizadas pelos organismos autotróficos, serão empregadas pelos seres heterotróficos na liberação de energia graças às relações alimentares (ou tróficas) que ocorrem na natureza. b) O uso de moléculas de água como doadoras de elétrons é vantajosa porque se trata de um recurso abundante e origina moléculas de oxigênio, que são empregadas nos processos respiratórios da maioria dos seres vivos. A respiração aeróbia, que emprega o oxigênio oriundo da água, é um processo bastante eficiente em termos de fornecimento de energia. Além disso, a presença de gás oxigênio na atmosfera possibilitou a formação da camada de ozônio, que protege o planeta da radiação ultravioleta proveniente do Sol.

8. V – V – F – V – V III. Cada molécula de ácido fosfoglicérico recebe um grupo fosfato, proveniente de uma molécula de ATP, e átomos de hidrogênio, provenientes do NADPH, convertendo-se em gliceraldeído-3-fosfato. 9. a) A folha deve corar-se de violeta em toda a sua extensão, exceto na área que permaneceu coberta com a cartolina. As demais áreas, expostas à luz, fizeram fotossíntese e acumularam amido, o que não deve ter ocorrido na área coberta, que não recebeu luz. b) Se a planta tivesse permanecido no escuro, toda a folha não iria se corar de violeta, depois da adição do lugol, pois não teria realizado a fotossíntese e, portanto, não teria armazenado amido.

10. As árvores usaram o gás carbônico na fotossíntese. Não foram consideradas, na estimativa feita, as perdas de matéria orgânica ao longo do tempo: a que foi degradada pela respiração celular aeróbia, que fornece energia para a manutenção da vida; a que foi usada na produção de flores, sementes e frutos; a que foi perdida com a queda de ramos e folhas.11. A amostra 2 apresentou coloração amarela graças à maior acidez do meio, determinada pelo acúmulo de CO2 proveniente da respiração celular aeróbia e não consumido pela fotossíntese, que não aconteceu no ambiente sem iluminação. O CO2 combina-se com a água, formando ácido carbônico (H2CO3), responsável pelo aumento da acidez. 12. c Enquanto a fotossíntese é um processo exclusivamente diurno, a respiração ocorre também à noite. No entanto, a maior parte do CO2 assimilado fica retida na biomassa (matéria orgânica) da planta.

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13. a) Foi a fotossíntese, processo em que há quebra da molécula de água e liberação de oxigênio.

b) Depende do valor do ponto de compensação luminosa dessa planta. Se for igual à intensidade de iluminação do tubo 4, o tubo 5 produzirá tanto oxigênio quanto o tubo 4. Se o ponto de compensação luminosa for superior à intensidade de iluminação do tubo 4, o tubo 5 poderá liberar mais oxigênio que o tubo 4.

14. b A elevação da concentração de CO2 fornecido à

planta, bem acima da normalmente existente na atmosfera, eleva a capacidade fotossintetizante, mostrando que o CO2 é um fator limitante da fotossíntese dessa espécie.

15. e A planta B é umbrófila, pois seu ponto de

compensação luminosa ocorre em baixa intensidade luminosa. A planta A, que tem ponto de compensação luminosa em intensidade mais elevada, é heliófila. No ponto X, a taxa de respiração da planta A supera sua taxa de fotossíntese, o que leva ao maior consumo de oxigênio. Na mesma situação, a planta B se encontra em seu ponto de compensação luminosa, no qual a produção de oxigênio na fotossíntese equivale ao seu consumo na respiração.

16. b Em dias frios e chuvosos, com muitas nuvens, a

taxa de fotossíntese no lago deve diminuir, o que provoca a redução na liberação máxima de oxigênio resultante desse processo.

17. a) O maior consumo de ATP será observado nas células musculares, cuja contração requer mais energia. As mitocôndrias, locais de ocorrência da respiração celular aeróbia, serão os organoides presentes em maior quantidade.

b) As células musculares, porque o CO2 é um dos resíduos da respiração celular aeróbia.

18. Na fabricação da cachaça: etanol; na fabricação do pão: gás carbônico.

19. d O fermento biológico, tipo de fungo unicelular

também conhecido como levedura, degrada o carboidrato existente na massa na ausência de oxigênio, gerando etanol, que evapora, e gás carbônico, que faz a massa crescer.

20. Fungos, como as leveduras unicelulares, são capazes de degradar o açúcar existente em cereais (como a cevada e o trigo) e frutos (como a uva), obtendo energia e liberando álcool, que resulta na produção de bebidas como a cerveja e o vinho.

21. a) O termômetro do frasco I. b) No frasco I, havia água, açúcar (substrato) e

fermento (células e enzimas), condições necessárias para a ocorrência da fermen-tação, que libera calor. No frasco II, havia água e fermento, mas não o açúcar; logo, não ocorreu fermentação.

22. No tubo que permaneceu na temperatura de 30 °C, ocorreu fermentação e liberação de gás carbônico, que inflou a bexiga. Já no tubo mantido em geladeira, a baixa temperatura inibiu a ocorrência da fermentação. Como não ocorreu fermentação, não houve liberação de gás carbônico e a bexiga deve ter permanecido vazia. O processo envolvido é a fermentação.23. c Processos: 1 – fermentação alcoólica, 2 – respiração celular aeróbia, 3 – fermentação láctica.24. A produção do iogurte a partir do leite ocorre graças à fermentação láctica, realizada por certos tipos de fungos e bactérias, na qual a degradação do açúcar do leite gera energia para o organismo fermentador e ácido láctico. A maior acidez desnatura as proteínas do leite, que se precipitam, originando o iogurte. O uso de uma pequena porção do iogurte industrializado se deve ao fato de conter bactérias vivas que se reproduzirão no leite e realizarão a fermentação. O aquecedor proporciona a temperatura ideal para que o processo ocorra.25. F – V – V – V – V

I. O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial.

26. b A função do oxigênio na respiração celular aeróbia é a de atuar como aceptor final de elétrons na cadeia respiratória. Essa mesma função é realizada, em certos tipos de bactérias, pelo enxofre e pelo nitrato, em um processo que dispensa oxigênio e é conhecido como respiração celular anaeróbia.27. Soma = 51 (01 + 02 + 16 + 32)

(04) A respiração celular aeróbia é mais eficiente que a fermentação, que também utiliza glicose. (08) Os centríolos não participam da respiração celular aeróbia.

28. c IV. Inicialmente, a fermentação láctica produz uma quantidade adicional de ATP. O acúmulo de ácido láctico, no entanto, prejudica o funcionamento muscular, que reduz a produção de ATP.

29. O cianeto combina-se com o último citocromo da cadeia respiratória, interrompendo a transferência dos elétrons para o oxigênio, o qual é responsável pela liberação da energia que gera a maior parte do ATP produzido na respiração celular aeróbia. É uma forma de asfixia celular, que pode ser fatal.30. c Na equação I, que representa a fotossíntese, o oxigênio liberado para a atmosfera na forma de O2 é proveniente da água (reagente e produto do processo). Há organismos fotossintetizantes no reino Plantae (plantas), no reino Monera (cianobactérias) e no reino Protista (algas).

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31. a O processo I é a fotossíntese; o processo II é a

respiração celular aeróbia.32. Em condição anaeróbia (ausência de

oxigênio), o fungo realiza a fermentação, muito menos rentável que a respiração celular aeróbia em termos de quantidade de moléculas de ATP produzidas por molécula de glicose consumida. Logo, para gerar a mesma quantidade de moléculas de ATP, o fungo consome muito mais moléculas de glicose.

Capítulo 3Compartimentos celulares

Conexões 1. Há genes responsáveis pela expressão de

proteínas na estrutura dos lisossomos ou na confecção particular de suas enzimas.

2. As células lesadas liberam grande quantidade da enzima catalase, capaz de converter a água oxigenada (H2O2) em água (H2O) e oxigênio (O2), que se desprende, formando as bolhas características. Muitas das bactérias que invadem o organismo pelos ferimentos são anaeróbias obrigatórias, ou seja, não sobrevivem na presença de oxigênio. O desprendimento do oxigênio da água oxigenada elimina essas bactérias e evita potenciais infecções.

Exercícios complementares 6. b Assim como o papel dobrado exposto à água, as

microvilosidades representam uma forma de a célula expor maior superfície ao ambiente externo, o que aumenta sua capacidade de absorção.

7. a) O experimento está relacionado à osmose. b) Quando, entre dois meios separados por uma

membrana semipermeável ou seletivamente permeável, existe diferença de concentração.

c) A diferença deve-se à presença, na célula vegetal, de uma parede celular rígida e permeável, localizada externamente à membrana plasmática.

d) Em água destilada (meio hipotônico), as células absorvem água, mas a parede celular impede a ruptura da célula vegetal, ao passo que a célula animal se rompe. Em solução concentrada (meio hipertônico), as células perdem água e reduzem seu volume. A célula animal “encolhe” completamente, mas a célula vegetal mantém seu formato, em razão da resistência da parede celular. Seu citoplasma, no entanto, fica menos volumoso, o que leva a membrana plasmática a afastar-se da parede celular, situação conhecida comoplasmólise.

8. e A célula A ficou túrgida por causa da entrada de água, pois foi colocada em solução hipotônica. A célula B ficou murcha pela saída de água

porque foi posta em solução hipertônica. A célula C está em equilíbrio dinâmico com o meio, ganhando e perdendo água; está, portanto, em solução isotônica. Se a célula A for colocada no meio em que se encontra a célula C, este será, em relação a ela, um meio hipertônico; a célula, então, perderá água até que sua concentração fique igual à do meio. Se a célula B for colocada no meio em que está a célula C, este representará um meio hipotônico e a célula receberá água até que sua concentração fique igual à do meio. Assim, as três células ficarão com a mesma concentração.14. Trajeto do aminoácido: retículo endoplasmático granuloso w complexo golgiense w vesículas de secreção. A leucina segue esse trajeto porque, sendo um aminoácido, é incorporada em moléculas de proteínas, sintetizadas pelos ribossomos, junto ao retículo endoplasmático granuloso. No complexo golgiense, as proteínas sofrem transformações pós-traducionais e, a seguir, são armazenadas em vesículas de secreção.15. Enzimas sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso são transferidas para o complexo golgiense e empacotadas em vesí-culas membranosas, os lisossomos, que participam da digestão intracelular. Em geral, a digestão intracelular ocorre quando as enzimas lisossômicas atuam sobre partículas englobadas pela célula, por fagocitose ou pinocitose.

16. a) Os lisossomos são vesículas membranosas contendo enzimas digestivas que brotam do complexo gol-giense. b) Os lisossomos realizam a digestão de substâncias englobadas pela célula ou já existentes no seu interior. c) As mitocôndrias fornecem a energia necessária para as atividades realizadas pelos diversos organoides.

Tarefa proposta 1. a) X w Camada bimolecular de fosfolipídios; Y w molécula de proteína. b) A secreção celular pode ocorrer por meio da ligação de uma molécula de proteína (constituinte da membrana plasmática) a uma substância encontrada no meio intracelular; posteriormente, a conformação espacial da proteína se altera de tal forma que a substância à qual ela estava ligada é lançada no meio extracelular. Pode também ocorrer fusão de vesículas membranosas (que contêm o material secretado) com a membrana plasmática, o que permite a expulsão de seu conteúdo para o meio extracelular.

2. d Células que não possuem quantidade suficiente de proteínas receptoras de insulina não sofrem seus efeitos, podendo levar a pessoa a um quadro de diabetes. Se o problema for com

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as proteínas de reconhecimento da membrana, um órgão transplantado pode ser atacado por células imunológicas do receptor por ser um elemento estranho ao organismo.

3. a A existência do sal torna hipertônico o meio

externo aos microrganismos, o que provoca a saída de água por osmose, levando-os à desidratação e morte.

4. a) Ao béquer 2. b) A solução é hipotônica em relação ao meio

intracelular. c) No béquer 1, em que as células não sofreram

alteração de volume. 5. A elevada concentração de manitol torna a luz

intestinal um meio hipertônico, o que provoca o transporte de água para o intestino e a consequente diarreia.

6. b Se o meio de cultura apresentava concentração

mais elevada que as células (hipertônico), a relação CE/CI era inicialmente elevada. Com o transporte passivo da substância para o interior da célula, a concentração interna se elevou, ao mesmo tempo que a externa diminuiu, levando à redução no valor da relação CE/CI. Quando as concentrações das células e do meio de cultura se igualaram (isotonia), a relação CE/CI se estabilizou.

7. A reposição das perdas deve incluir o sódio porque sua absorção do intestino para o sangue é acompanhada de absorção passiva de água por osmose. A glicose fornece a energia necessária para que o sódio seja absorvido ativamente.

8. d Os íons mostrados no gráfico tendem a se difundir

através da membrana plasmática. Se as concentrações dentro e fora das células permanecem diferentes, significa que há investimento energético (ATP) para anular os efeitos da difusão. Trata-se, portanto, de um caso de transporte ativo.

9. Está ocorrendo digestão de material englobado pela célula por fagocitose, representada em A.

10. a II. Não há participação de proteínas

transportadoras de membrana na captura de alimento por fagocitose.

11. e Para voltar ao normal, a célula deve ser colocada

em solução hipotônica, condição na qual volta a receber água e sofre deplasmólise.

12. b Em relação às células, a água de torneira é um

meio hipotônico. A maior concentração salina do meio intracelular estimula a entrada de água por osmose, o que deixa as células túrgidas e evita que as folhas murchem.

13. a) Colocadas em solução de NaCl (meio hipertônico), as células da batata perdem

água por osmose, o que determina a redução de massa da fatia. Colocadas em água (meio hipotônico), as células recebem água por osmose, o que eleva a massa da fatia. b) As hemácias apresentariam comportamento diferente, pois, não possuindo parede celulósica, podem receber água em excesso, quando em meio hipotônico, e sofrer lise osmótica (ruptura da membrana plasmática). 14. a) 010203040506070654321Aresta (mm)Tempo (minutos)

b) Em solução salina (meio hipertônico), os cubos perdem água por osmose. A partir de 50 minutos, a solução salina e o meio intracelular tornam-se isotônicos (igualdade de concentrações), e a medida da aresta não mais se altera.

15. c O retículo endoplasmático granuloso contém ribossomos e participa da síntese de proteínas de exportação, que serão concentradas e modificadas no complexo de golgiense e depois expulsas da célula por meio de vesículas de secreção que se fundem à membrana plasmática.

16. a) A w retículo endoplasmático granuloso, B w complexo golgiense. b) Proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso são concentradas, modificadas e empacotadas em vesículas no complexo golgiense. Tais vesículas se movimentam até a membrana plasmática, fundem-se a ela e eliminam sua secreção no meio extracelular.17. a) I – grânulos de secreção (ou de zimogênio); II – mitocôndria; III – complexo golgiense; IV – núcleo celular; V – retículo endoplasmático granuloso. b) V (síntese no retículo endoplasmático granuloso) w III (concentração, modificação e empacotamento no complexo golgiense) w I (exocitose a partir dos grânulos de secreção).

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18. a) O retículo endoplasmático contém enzimas que atuam na metabolização da droga recebida pelas células. Dessa forma, quanto maior a concentração de substância citotóxica, tanto maior será a expansão da área do retículo endoplasmático. Portanto, as células da garrafa Y receberam 25 μg/mL de droga, as células da garrafa Z receberam 50 μg/mL e as células da garrafa X receberam 100 μg/mL.

b) A substância tóxica foi colocada nas garrafas no quarto dia, a partir do qual se observou a expansão do retículo endoplasmático nas células das garrafas X e Z.

c) A expansão ocorreu no retículo endoplasmático não granuloso, que possui enzimas relacionadas com a desativação de substâncias tóxicas.

19. b Os centríolos promovem o desenvolvimento do

flagelo (V), enquanto o complexo golgiense origina o acrossomo (III). Demais estruturas: I – mitocôndria, II – núcleo, IV – cabeça.

20. V – F – V – V II. A estrutura I é um fagossomo; o lisossomo

primário é a estrutura II. O vacúolo digestivo (III) é também conhecido como lisossomo secundário.

21. F – V – V – V – V I. O mecanismo 1 é um processo de difusão feito

passivamente através de um canal de proteína. Na osmose, a água se desloca para o meio mais concentrado, que, no caso, é o meio extracelular.

22. F – V – F – V – V I. Células animais não possuem grandes vacúolos;

estes são típicos de células vegetais. III. O complexo golgiense pode modificar as

proteínas sintetizadas no retículo endoplasmático granuloso.

23. c O citoesqueleto não é exclusivo de células

animais, pois está presente em todas as células eucarióticas.

24. O epitélio mucociliar, que reveste internamente as vias aéreas, possui células secretoras de muco e células com cílios, cujo batimento impele o muco para a faringe, de onde é eliminado ou deglutido. Caso os cílios não se formem adequadamente, esse epitélio perde a capacidade de remover partículas inaladas, o que acarreta infecções respiratórias. Já a esterilidade deve-se ao distúrbio no desenvolvimento do flagelo dos espermatozoides.

Capítulo 4origem da vida

Conexões 1. As médias de temperatura na Terra são ideais

para a atividade metabólica dos seres vivos. Variações bruscas de temperatura, muito frio ou calor são limitantes ao desenvolvimento da vida. 2. Pelo crescente consumo de combustíveis fósseis, desmatamento e um estilo de vida global que gera poluição e desequilíbrios ecológicos, o ambiente tem sofrido duras interferências. O aquecimento global é a consequência imediata do excesso de gás

carbônico atmosférico, ocasionando alterações geoclimáticas e o rompimento do equilíbrio ecológico.

Exercícios complementares 6. a A existência da rolha no frasco B impede a entrada de microrganismos, evitando que o caldo de carne fique contaminado. 7. a

III. O experimento de Redi demonstrou a impossibilidade do surgimento de moscas diretamente do alimento em decomposição e, portanto, reforçou a ideia da biogênese.

8. V – V – F – F – V – V – F III. As bactérias e fungos que surgiram no caldo provinham do ar. IV. O aquecimento eliminou bactérias e fungos previamente existentes no caldo. VII. A maioria das bactérias e todos os fungos são organismos heterotróficos.

14. e Foi somente a partir da existência de uma temperatura favorável que moléculas e processos químicos essenciais à vida puderam ocorrer em sua plenitude.

15. a) Algas pluricelulares e plantas sem flores (briófitas, pteridófitas e gimnospermas) b) Após o ponto I.

16. b A existência de DNA próprio é a grande evidência de “parentesco” evolutivo entre organoides atuais e microrganismos primitivos.

Tarefa proposta 1. c A abiogênese ou geração espontânea era a crença de que seres vivos poderiam se originar de matéria bruta ou inanimada, desde que esta apresentasse certo “princípio vital”. 2. A hipótese reforçada pela descoberta citada é a da panspermia cósmica, segundo a qual os primeiros seres vivos teriam chegado à Terra em fragmentos de corpos celestes, como os meteoritos e os cometas. 3. d I. Microrganismos provenientes do ar podem eventualmente proliferar em soluções previamente esterilizadas, porém o

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simples contato com o ar não garante isso. O experimento de Pasteur com os frascos “pescoço de cisne” mostrou que, mesmo recebendo ar, a solução esterilizada não se contaminava.

4. b O trabalho de Pasteur com os frascos “pescoço de cisne” demonstrou que não havia

“princípio ativo” no ar e que microrganismos só poderiam surgir de outros microrganismos.

5. F – V – V – F – F I. A ideia de geração espontânea é conhecida como abiogênese. IV. Acredita-se que a formação de coacervatos tenha ocorrido antes do surgimento das

primeiras células. V. Miller realizou seu experimento a partir do conhecimento da provável composição da

atmosfera primitiva. 6. b De acordo com a hipótese autotrófica, as primeiras formas de vida seriam capazes de

produzir alimento por quimiossíntese, usando energia liberada em reações intracelulares de oxidação de substâncias inorgânicas.

7. a A energia liberada na reação descrita possibilita a produção de alimento; trata-se, portanto,

de um processo de quimiossíntese. 8. e De acordo com a hipótese heterotrófica, as primeiras formas de vida seriam incapazes de

produzir seu alimento (seres heterotróficos), conseguindo-o dos oceanos primitivos e degradando-o na ausência de oxigênio (fermentação).

9. a) Miller e Urey testaram a hipótese de que, nas supostas condições da Terra primitiva, simuladas em seu aparelho, substâncias inorgânicas simples teriam se combinado e produzido substâncias orgânicas.

b) Foram obtidos aminoácidos. c) A origem do O2 estaria vinculada ao aparecimento dos organismos fotossintetizantes, uma

vez que o oxigênio é um produto da fotossíntese.10. d O experimento de Miller demonstrou a possibilidade de combinação das substâncias existentes na atmosfera primitiva, gerando moléculas orgânicas, como aminoácidos.11. b O surgimento da vida na Terra está relacionado com um processo de evolução química, envolvendo os elementos componentes das substâncias existentes na atmosfera, que originaram substâncias mais complexas. Não há consenso sobre como seriam as primeiras formas de vida, se autótrofas quimiossintetizantes ou heterótrofas. Além disso, temperaturas elevadas e ausência de oxigênio seriam condições plausíveis para a época.12. d Esta seria a provável sequência de evolução dos sistemas energéticos, de acordo com a hipótese heterotrófica, defendida por Oparin.13. c A sequência definida toma por base a hipótese heterotrófica.14. A sequência correta é A w B, ou seja, foi somente após o surgimento dos organismos fotossintetizantes (A), que liberavam oxigênio para a atmosfera, que se tornou possível a proliferação dos organismos aeróbios (B). 15. Mitocôndrias e cloroplastos apresentam DNA e sintetizam proteínas em ribossomos internos. A origem desses organoides estaria associada à simbiose entre células primitivas e microrganismos.

16. a) São argumentos que fundamentam a teoria endossimbiótica: (1) mitocôndrias têm suas próprias moléculas de DNA, com organização semelhante à dos cromossomos bacterianos; (2) mitocôndrias possuem ribossomos e sintetizam proteínas; (3) mitocôndrias reproduzem-se por divisão binária, como os procariontes. b) A grande vantagem adaptativa das mitocôndrias é a de que as reações de degradação do alimento em presença de oxigênio (respiração celular aeróbia) são mais eficientes, permitindo a liberação de maior quantidade de energia, o que favorece a sobrevivência e a reprodução dos organismos.

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